[发明专利]基于燕尾榫和条形圆头榫方式连接的几何体拼搭模型

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种用燕尾榫和条形圆头榫方式连接的几何体拼搭模型，属于一般的物理方法和装置。

背景技术

目前市场上有各种各样的几何体模型，主要用作教学用具、儿童智力玩具等。有的模型是实体的，不可拆，虽然形体直观、结构牢固，但只能观察其外形，不能动态观察空间立体的建构过程；有的模型是通过连在一起的面板折叠而成，虽然形象直观，但模型稳固性不好，很容易散架；有的模型由一条条的杆子（棱）连接而成，不大直观形象，且结构稳固性不够；市场上也有用燕尾榫连接的拼版或拼图，如防滑的地垫，但拼接后的面是平的。实际上用硬质的面板材料是不能用本发明所用的连接方式制造出可拼搭的几何体模型的。

发明内容

本发明的任务是：利用模型面板材料的柔软性，用燕尾榫和圆头榫的连接方式进行各种基本几何体模型的拼搭。本发明涉及的几何体拼搭模型包括平面基本几何体拼搭模型和曲面基本几何体拼搭模型；平面基本几何体拼搭模型包括各种正多面体（正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体）、长方体、正棱柱体（包括正三棱柱、正四棱柱、正五棱柱、正六棱柱）、正棱锥体（包括正三棱锥、正五棱锥、正六棱锥）、正棱台体（包括正三棱台、正四棱台、正五棱台、正六棱台）拼搭模型；曲面基本几何体拼搭模型包括可展曲面基本几何体拼搭模型和不可展曲面基本几何体拼搭模型，可展曲面基本几何体拼搭模型包括各种圆柱体、圆锥体、圆台体拼搭模型，不可展曲面基本几何体拼搭模型包括球体、球台体和圆环体拼搭模型。

本发明所采取的基本的技术方案是：所述平面基本几何体拼搭模型面板之间的连接采用燕尾榫的方式连接；可展曲面基本几何体拼搭模型的底面板与侧曲面板之间的连接采用燕尾榫方式连接，侧曲面板的合拢连接采用条形圆头榫的方式连接；不可展曲面几何体拼搭模型的面板之间的连接采用条形圆头榫方式连接。所述模型在拼搭时充分利用材料的柔软性，适时岔开两相连接面板之间的相对位置，使相邻边上的有规律分布的榫头和榫眼一一配对，相互紧密榫合连接而成为结实的模型。

采用这种方法连接的拼搭模型，与背景技术中的相应模型相比具有如下优点。

1、所述几何体拼搭模型结构结实，外观标准，可满足一般的演示和拼搭练习用。

2、利用材料具有弹性好、柔软性好、抗撕裂性强以及独特的连接方式，各种模型可以反复方便地拆装，实用性强。

3、模型在拼搭的过程中，可以显现几何体从平面到空间立体的建构过程。通过对构成相应平面几何体模型的面板在平面内的平面展开图的拼搭，可以直观地显现各种平面几何体模型的平面展开图，通过对构成相应可展曲面几何体模型的侧曲面的平面展开，可直观地了解相应形体的结构特点及相关性质，通过对不可展曲面几何体模型的不同组成部件的侧曲面的可展性的比较，可直观了解不可展曲面几何体模型曲面的不可展性和近似可展性及其有关性质。

4、由于模型可以方便地拆卸，节省了储存和运输空间，降低了使用和运输成本。

5、本发明的模型可作为各级教育部门进行立体几何形体的教学工具，也可作为广大青少年进行空间形体构建练习的载体。

本发明所采用的具体的技术方案是：所述拼搭模型所用的首选材料是EVA橡塑发泡材料，这种材料具有质轻、环保、弹性好、柔软性好、抗撕裂强的特点，平板状，板料的厚度在5mm至12mm之间，也可采用其他相似性质的材料。

所述平面几何体拼搭模型的所有面板是具有相应规则的多边形形状（指还没开榫头或榫眼前的相应面板的形状）的平面面板，每块面板的每边上分布着相应的燕尾榫头和（或）燕尾榫槽，每块面板的边上同时分布着燕尾榫头和燕尾榫槽，每个多边形平面面板的顶点上分布着相应数量的顶角，一个模型中所有面板的顶角总数等于相应几何体模型的顶角总数。这样可以补全模型的所有顶点，使相应模型具有规则的顶点形状。

所述可展曲面几何体模型的上和（或）下底面面板是圆形平面面板，圆形平面面板圆周上分布着弧形燕尾榫槽，与其相榫合的侧曲面面板的底边分布着相应的燕尾榫头；其中圆柱体的侧面板是长方形形状的面板，圆锥体的侧面板是沿圆心尖端处渐薄的扇形面板，圆台体的侧面板是扇环状（一个大的扇形截去同一圆心角的扇形后的剩余部分）面板，圆柱体、圆锥体、圆台体的侧曲面面板是侧曲面合拢处的两侧边的外表面带有一定曲度（曲度与相应模型的侧曲面的曲度相同）的近似平面面板，以使面板容易弯曲成相应规则的侧曲面；相应模型的侧曲面面板的两侧边（侧曲面合拢处）分别分布着条形圆头榫头和条形圆头榫眼。